JPS6248072A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPS6248072A
JPS6248072A JP19073485A JP19073485A JPS6248072A JP S6248072 A JPS6248072 A JP S6248072A JP 19073485 A JP19073485 A JP 19073485A JP 19073485 A JP19073485 A JP 19073485A JP S6248072 A JPS6248072 A JP S6248072A
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drain
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layer
conductivity type
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Goorabu Majiyuumudaaru
マジユームダール・ゴーラブ
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PURPOSE:To extend a gate control range by partly forming the second conductivity type semiconductor region of high impurity density region corresponding to a gate region on the other surface of a substrate, and spacing an interval between the bottom of the second conductivity type region and the first conductivity type drain semiconductor layer. CONSTITUTION:Since a P<+> type drain/collector region 70 is partly formed on the other surface of an N<+> type drain/collector layer 10 directly under a gate electrode 2 and an N<+> type buffer layer 100 is formed on the bottom surface of the P<+> type drain/collector region, holes are partly implanted from the region 70 to a drain drift layer 6, and the implanting is suppressed by the layer 100. Thus, the transporting efficiency of the base region of a parasitic PNP transistor is decreased to reduce a DC current amplification factor hFE, thereby increasing a gate control range.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野〕 この発明は半導体装置に関し、特に大電力高速高周波ス
イッチング素子をモノリシックで実現した半導体装置に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor device, and particularly to a semiconductor device in which a high-power, high-speed, high-frequency switching element is monolithically realized.

[従来の技術] 従来から低オン抵抗の大電力高速高周波スイッチング素
子としていくつかのものが用いられており、たとえば第
3図に示すようなものがあった。
[Prior Art] Several types of high-power, high-speed, high-frequency switching elements with low on-resistance have been used in the past, such as one shown in FIG. 3, for example.

第3図は、従来のモノリシックに構成された伝導度変調
金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(以下CAT素
子と称す)の構造を示す断面図である。初めにこのCA
T素子の構成について説明する。図にJ3いて、CAT
素子の構成は、従来の2重拡散ぐ作られる金属駁化腹半
導体電界効果1−ランジスタ(以下MOSFETと記す
)のn+形トドレイン基板p+形ドレイン/コレクタ層
で置換えたものである。ざらに詳細に説明すると、p1
形ドレイン/コレクタ8i7の一方表面に、た、≧えば
n形エピタキシャル層からなるトレインドリフ1〜農6
が形成されている。トレインドリフト層6表面に複数個
のp形ベース領域5が互いに間隔を隔てて形成されてお
り、p形ベース領域5内のその表面に2個の01形ソー
ス、/エミッタ領域4が互いに間隔を隔てて形成されて
いる。p形ベース領域5間のトレインドリフ[一層6表
面、p形ベースi’i[5の周辺部の表面、およびn+
形ソース/エミッタ領域4表面の一部に、たとえば二酸
化シリコンからなる酸化膜3が形成されている。酸化1
3の内部に金属からなるゲート!1wA2が形成されて
おり、このゲート電極はo1形ソース/エミッタ領域4
上まで延びている。また、い形ベース領[5の中央部表
面、0+形ソ一ス/エミツタ1j14m4表面の他の一
部、および酸化膜3表面にソース/エミッタ1!極1が
形成されている。ここで、n+形ソース/エミッタ領1
44とp形ベース領域5とドレインドリフト層6とはM
OSFETに寄生するnpn トランジスタを慣成し、
p形ベース領域5とドレインドリフト層6と01形ドレ
イン/コレクタ層7とはM 03 F E丁に寄生する
pnp t−ラッチングを構成している。p1形ドレイ
ン/コレクタl117の他方表面にドレイン/コレクタ
電極8が形成されている。また、Gはゲー[・電極端子
、S/Eはソース/エミッタ電極端子、およびD/Cは
ドレイン/コレクタ電極端子である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional monolithically constructed conductivity modulated metal oxide semiconductor field effect transistor (hereinafter referred to as a CAT device). First this CA
The configuration of the T element will be explained. J3 in the diagram, CAT
The structure of the device is such that the n+ type drain substrate and the p+ type drain/collector layer of a conventional double-diffused metal nitride semiconductor field effect transistor (hereinafter referred to as MOSFET) are replaced. To explain in detail, p1
On one surface of the type drain/collector 8i7, train drifts 1 to 6 made of, for example, an n-type epitaxial layer are formed.
is formed. A plurality of p-type base regions 5 are formed at intervals on the surface of the train drift layer 6, and two 01-type source/emitter regions 4 are formed at intervals on the surface of the p-type base region 5. are formed separately. Train drift between p-type base regions 5 [layer 6 surface, p-type base i'i [5 peripheral surface, and n+
An oxide film 3 made of silicon dioxide, for example, is formed on a part of the surface of the shaped source/emitter region 4 . Oxidation 1
A gate made of metal inside 3! 1wA2 is formed, and this gate electrode is connected to the o1 type source/emitter region 4.
It extends to the top. In addition, the source/emitter 1! is formed on the central surface of the rectangular base region [5, another part of the 0+ type source/emitter 1j14m4 surface, and the surface of the oxide film 3]. Pole 1 is formed. Here, n+ type source/emitter region 1
44, p-type base region 5, and drain drift layer 6 are M
Prepare the parasitic npn transistor in the OSFET,
The p-type base region 5, the drain drift layer 6, and the 01-type drain/collector layer 7 constitute a pnp t-latching parasitic to the M03FE. A drain/collector electrode 8 is formed on the other surface of the p1 type drain/collector l117. Further, G is a gate electrode terminal, S/E is a source/emitter electrode terminal, and D/C is a drain/collector electrode terminal.

第4図は、第3図のCAT素子の等価回路を示す図であ
る。このCAT素子の等価回路は、理想的な電流の流れ
から言えばMOSFETとpinダイオードD2とを直
列(接続したものになるべきでd〉るが、実際は〜IO
3FETと、これに寄生するnpn t−ラッチングと
pnp トランジスタとから構成されるサイリスタとを
組合わせたものになる。
FIG. 4 is a diagram showing an equivalent circuit of the CAT element of FIG. 3. Considering the ideal current flow, the equivalent circuit of this CAT element should be a series (connection d) of a MOSFET and a pin diode D2, but in reality it is ~IO
It is a combination of a 3FET and a thyristor consisting of a parasitic npn t-latching and pnp transistor.

次にこのCAT素子の動作について説明する。Next, the operation of this CAT element will be explained.

ゲート電極端子Gとソース/エミッタ電極端子S/Eと
を短絡してドレイン/コレクタ電極端子D/Cとソース
/エミッタ電極端子S 、/ 2間に逆バイアス電圧を
印加すると、pinダイオードD2が逆バイアスになり
逆バイアス阻止特性が現われる。
When the gate electrode terminal G and the source/emitter electrode terminal S/E are short-circuited and a reverse bias voltage is applied between the drain/collector electrode terminal D/C and the source/emitter electrode terminal S,/2, the pin diode D2 reverses. It becomes a bias and reverse bias blocking characteristics appear.

また、ドレイン/コレクタ電極端子D/Cとソース/エ
ミッタ電極端子S/E間に順バイアス電圧を印加すると
、ダイオードD、が逆バイアスになり順バイアス阻止特
性が現われる。この状態で、ゲート電極端子Gとソース
/エミッタN極端子S/日間にM OS F E Tの
しきい値電圧以上の電圧を印加するど、p形ベース領域
5にチャンネルが形成されてMOSFETが動作する状
態になると同時に、pinダイオードD2はpinダイ
オード動作現象を起こし、p+形トドレイン/コレ92
層7らドレインドリフト116ヘホールが注入されてこ
のドレインドリフl一層の伝導度が増大し、CAT素子
が低牙ン抵抗でターンオンする。また、CAT素子をタ
ーンオフするためには、ゲート!極端子Gとソース/エ
ミッタ電8i @f子S/Eとを短絡してこれら端子間
に印加されている電圧をM 03FETのしきい値電圧
以下にし、これによって、ゲート電極2下のp形ベース
領域5表面の反転領域をもとに戻してドレインドリフi
・層6への電子の供給を止める。ターンオフの開始時に
は、ドレインドリフl一層6にそれまでの間に注入され
た電子が大同に集中しているが、これらの1子はp+形
ドレイン/′コレクタ117に注入され、それに見合っ
たホールによる電流がp形ベース領域5に流れる。この
ような状態が続くとドレインドリフト層6の電子の集中
度は低下するが、CAT素子がターンオフするためには
残されたホールと電子のプラズマは可結合によって打消
し合わなければならない。
Furthermore, when a forward bias voltage is applied between the drain/collector electrode terminal D/C and the source/emitter electrode terminal S/E, the diode D becomes reverse biased and a forward bias blocking characteristic appears. In this state, when a voltage higher than the threshold voltage of the MOSFET is applied between the gate electrode terminal G and the source/emitter north terminal S/day, a channel is formed in the p-type base region 5 and the MOSFET is activated. At the same time as it enters the operating state, the pin diode D2 causes a pin diode operation phenomenon, and the p+ type drain/collection 92
Holes are injected from the layer 7 into the drain drift 116 to increase the conductivity of the drain drift layer 116 and turn on the CAT device with low resistance. Also, in order to turn off the CAT element, the gate! By short-circuiting the pole terminal G and the source/emitter terminal S/E, the voltage applied between these terminals is lower than the threshold voltage of the M03FET. Return the inverted region on the surface of the base region 5 to its original state and drain drain i.
- Stop the supply of electrons to layer 6. At the start of turn-off, the electrons injected up to that point into the drain drain l layer 6 are concentrated, but these single electrons are injected into the p+ type drain/'collector 117, and a corresponding number of holes are generated. A current flows through the p-type base region 5. If this state continues, the concentration of electrons in the drain drift layer 6 will decrease, but in order for the CAT element to turn off, the remaining holes and electron plasma must cancel each other out through recombination.

以上は、MOSFETに寄生するサイリスタ領域がター
ンオン時にラッチングしない場合でのCAT素子の動作
の説明であるが、CAT素子の一番大きな問題点はサイ
リスタ領域が低電流レベルでラッチング現象を起こすこ
とであり、サイリスタ領域がラッチングするとGA丁素
子のゲート制御能力がなくなってこれをターンオフする
のが困難になる。ラッチング現象を起こす原因は、ター
ンオン時に高電流密度でサイリスタ領域のnpnトラン
ジスタおよびpnp t−ラッチングが相互にフィード
バック作用をするためである。サイリスタ領域がターン
オン時にラッチングする条件は、npnトランジスタお
よびpnp トランジスタのそれぞれの直流電流増幅器
率hrtの合計が〉1であり、ホール電流によるnpn
 トランジスタのp形ベース須域5の抵抗R8での電圧
効用V、が300’ Kで0.4〜0.8V以上になる
場合である。
The above is an explanation of the operation of the CAT device when the thyristor region parasitic to the MOSFET does not latch at turn-on, but the biggest problem with the CAT device is that the thyristor region causes a latching phenomenon at low current levels. When the thyristor region latches, the gate control ability of the GA device is lost and it becomes difficult to turn it off. The cause of the latching phenomenon is that the npn transistor in the thyristor region and the pnp t-latching interact with each other at high current density during turn-on. The conditions for the thyristor region to latch when turned on are that the sum of the DC current amplifier factors hrt of each of the npn transistor and pnp transistor is >1, and the npn
This is the case when the voltage effect V at the resistor R8 of the p-type base region 5 of the transistor is 0.4 to 0.8 V or more at 300'K.

第5図は、上記のような問題点を成るレベルまで解決し
た他のCAT!子の構造を示す断面図である。図におい
て、p形ベース領[5の中央部に不純物濃度の高いp4
形ベース中央gA域50が形成されており、ドレインド
リフト[6とp+形ドレ、イン7399917間にn十
形バッファ1119が挿入されている。また、このCA
T素子の等価回路は第4図に示す回路と同じである。p
+形ベース中央vA域50により寄生npn 1−ラン
ジスタの直流電流増幅率hrεを下げ、かつn十形バッ
ファ119によりρ1形ドレイン/コレクタ層7からド
レインドリフト層6へのホールの注入を抑えて寄生pn
p t−ランジスタの直流電流増幅率h「εを下げるこ
とによって、CAT素子がターンオン時にラッチングし
にくいようにしている。すなわち、第3図のCAT素子
に比べてラッチングするN流しベルを上げている。
Figure 5 shows another CAT! that has solved the above problems to a certain level! FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of the child. In the figure, p4 with high impurity concentration is located in the center of the p-type base region [5].
A shaped base central gA region 50 is formed, and an n+ type buffer 1119 is inserted between the drain drift [6 and the p + type drain and the in 7399917. Also, this CA
The equivalent circuit of the T element is the same as the circuit shown in FIG. p
The DC current amplification factor hrε of the parasitic npn 1-transistor is lowered by the + type base center vA region 50, and the injection of holes from the ρ1 type drain/collector layer 7 to the drain drift layer 6 is suppressed by the n+ type buffer 119 to suppress the parasitic pn
By lowering the DC current amplification factor h of p t-transistor ε, the CAT element is made less likely to latch when turned on.In other words, the latching N current bell is raised compared to the CAT element shown in Figure 3. .

CR明が解決しようとプる18Jm点〕大電力高速高周
波スイッチング素子として用いられている従来のC,A
T素子は、jνIO3FETに寄生するサイリスタ領域
がラッチングする電流レベルが低く、CAT素子を正常
に動作させるにはこれをラッチングする電流レベル以下
で使用する必要があり、そのゲートN卯範囲が狭いとい
う問題点があった。
18Jm points that CR Ming tries to solve] Conventional C and A used as high power high speed high frequency switching elements
The problem with the T element is that the current level at which the thyristor region parasitic to the jνIO3FET latches is low, and in order for the CAT element to operate normally it must be used at a current level below the latching level, and its gate N range is narrow. There was a point.

この発明は上記のような問題点を解消づるためになされ
たもので、MOSFETに寄生するサイリスタ領域のラ
ッチングする電流レベルを上げてゲート鯵Jtll範囲
を拡げることができる半導体装置を得ることを目的とす
る。
This invention was made in order to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to obtain a semiconductor device that can increase the latching current level of the thyristor region parasitic to the MOSFET and widen the gate Jtll range. do.

[問題点を解決するための手段] この発明にかかる半導体装置は、高不純物濃度の第1導
電形ドレイン半導体基板と、この基板の一方表面に形成
される低不純物濃度の第1導電形トレイン半導体層と、
この第1導電形ドレイン半導体層表面に形成される高不
純物aaの第1導電形ソース半導体fj4域と、第1導
電形ドレイン半導体層表面の所定位置に形成されるゲー
ト領域とを備えるMOS型電界効果トランジスタにおい
て、上記基板の他方表面にゲート領域に対応して高不純
物1度の第2導電−形半導体領域を部分的に形成し、こ
の第2導電形半導体領域の底部を第1導電形ドレイン半
導体層と間隔を隔てるようにしたものである。
[Means for Solving the Problems] A semiconductor device according to the present invention includes a first conductivity type drain semiconductor substrate with a high impurity concentration and a first conductivity type train semiconductor with a low impurity concentration formed on one surface of the substrate. layer and
A MOS type electric field comprising a first conductivity type source semiconductor fj4 region of high impurity aa formed on the surface of this first conductivity type drain semiconductor layer, and a gate region formed at a predetermined position on the first conductivity type drain semiconductor layer surface. In the effect transistor, a second conductivity type semiconductor region with high impurity concentration of 1 degree is partially formed on the other surface of the substrate corresponding to the gate region, and the bottom of the second conductivity type semiconductor region is formed as a first conductivity type drain. It is arranged to be spaced apart from the semiconductor layer.

[作用] この発明においては、高不純物1度の第2導電形半1体
lj域を高不純物濃度の第1導電形ドレイン半導体基板
の他方表面にゲート領域に対応して部分的に形成し、こ
の第2導電形半導体順砿の底部を第1導電形ドレイン半
導体層と間隔を隔てるようにしたので、第2導電形半導
体領域から第1導電形ドレイン半導体層へのキャリアの
注入が抑えられMOSFETに寄生するトランジスタの
直流電流増幅率hrEが下がる。また、キャリアが第2
1電形半導体領域から第1導電形トレイン半導体層に効
率的に注入されるので、第1導電形ドレイン半導体層の
伝導度は従来と同程度に変調される。
[Function] In the present invention, a second conductivity type half body lj region having a high impurity concentration of 1 degree is partially formed on the other surface of the first conductivity type drain semiconductor substrate having a high impurity concentration, corresponding to the gate region, Since the bottom of the second conductivity type semiconductor layer is separated from the first conductivity type drain semiconductor layer, injection of carriers from the second conductivity type semiconductor region to the first conductivity type drain semiconductor layer is suppressed, and the MOSFET The direct current amplification factor hrE of the transistor parasitic to the current decreases. Also, the carrier is the second
Since it is efficiently injected into the first conductivity type drain semiconductor layer from the first conductivity type semiconductor region, the conductivity of the first conductivity type drain semiconductor layer is modulated to the same degree as in the prior art.

[実施例コ 以下、この発明の実施例を図について説明する。[Example code] Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

なお、この実施例の説明において、従来の技術の説明と
重複する部分については適宜その説明を省略する。
In the description of this embodiment, the description of parts that overlap with the description of the conventional technology will be omitted as appropriate.

第1図は、この発明の実施例である七ノリシックに構成
されたCAT素子の構造を示す断面図である。この実施
例の構成は以下の点を除いて第3図の構成と同じである
。すなわち、ドレイン/コレクタ電極8表面にp+形ト
ドレイン/コレ99層7代わりにn+形ドレイン/コレ
クタ層10が形成されており、このn1形ドレイン/コ
レクク層の一方表面にドレインドリフト116が形成さ
れている。また、各ゲート電極2直下のn“形ドレイン
/コレクタ層10の他方表面にD“形ドレイン/コレク
タ領域70が部分的に形成されており、このp+形トド
レイン/コレクタ領域底部はドレインドリフト層6表面
と間隔を隔てており、この間隔がn+形バッフ1層10
0を形成している。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a heptagonally constructed CAT element according to an embodiment of the present invention. The configuration of this embodiment is the same as that of FIG. 3 except for the following points. That is, an n+ type drain/collector layer 10 is formed on the surface of the drain/collector electrode 8 instead of the p+ type drain/collector layer 7, and a drain drift 116 is formed on one surface of this n1 type drain/collector layer. There is. In addition, a D" type drain/collector region 70 is partially formed on the other surface of the n" type drain/collector layer 10 directly under each gate electrode 2, and the bottom of this p+ type drain/collector region is a drain drift layer 6. A space is separated from the surface, and this space is one layer of n+ type buff 10
0 is formed.

また、第5図と同(藁、p形ベースf!4域5の中央部
にp”形ベース中央部[50が形成されている。
Also, as shown in FIG. 5, a p''-type base central portion [50 is formed in the center of the p-type base f!4 region 5.

n+形ソース/エミッタ領域4とp形ベース@域5、t
++形ベース中央領域50とトレインドリフト[6,n
+形トドレイン/コレクタ1110はMOSFETに寄
生するnpn l−ランリスクを構成し、p形ベース償
域5.p+形ベース中央領域50とドレインドリフト層
6,0+形トレーrン/コレクタIli’IOとp′形
トドレイン/コレクタ領域70はMOSFETに寄生す
るpnp t−ランリスクを構成し、これら両トランジ
スタは寄生サイリスタ領域を構成している。
n+ type source/emitter region 4 and p type base@region 5, t
++-shaped base central region 50 and train drift [6, n
+-type drain/collector 1110 constitutes the npn l-run risk parasitic to the MOSFET, and the p-type base compensation area 5. The p+ type base central region 50, the drain drift layer 6, the 0+ type train/collector Ili'IO, and the p' type drain/collector region 70 constitute a parasitic pnp t-run risk in the MOSFET, and both these transistors are parasitic. It constitutes the thyristor area.

第2図は、第1図のCAT素子の等価回路を示づ図であ
る。図において、このCAT素子の等価回路は、ゲート
電極端子Gとドレイン/コレクタ電極端子D/C端子間
にpinダイオードD2を寄生するnチャンネルMO3
FETとなっている。
FIG. 2 is a diagram showing an equivalent circuit of the CAT element of FIG. 1. In the figure, the equivalent circuit of this CAT element is an n-channel MO3 with a parasitic pin diode D2 between the gate electrode terminal G and the drain/collector electrode terminal D/C terminal.
It is an FET.

次にこのCAT素子の動作について説明する。Next, the operation of this CAT element will be explained.

p+形トドレイン/コレ99m11フ0各ゲート電極2
直下のn+形トド112フ1199方表面に部分的に形
成されており、かつこのp1形ドレイン/コレクタ領域
の底部表面に01形バッファw1100が形成されてい
るため、O+形ドレイン7/コレクタ![!70(pn
ρトランジスタの9+エミツタ)からドレインドリフト
層6へホールが部分的に注入されるとともに、この注入
が1)”形バッファ層100により抑えられる。このた
め、寄生1Jnpトランジスタのベース領域の輸送効率
が低下してその直流電流IJI幅率り,εが従来のC 
A T 素子に比べて大幅に下がる。また、p+形トド
レイン/コレクタ111フ0らのホールはドレイン(′
ζリフト層6を絞られた状態で上方に向って真直ぐ流れ
、ホールの大部分はp形ベース領域5の周辺部に、その
一部分はp+形ベース中央領域50に達して0+形ソー
ス/′エミツタ領144に抜ける。このため、ホール電
流によるベース領域のR8での電圧降下vsは従来のC
AT素子に比べ一〇小さくなる。このように、このCA
T素子に6いては、奇生pnl) l−ランリスクの直
流電流増幅率hrEが下がり、かつ寄生npn l−ラ
ンリスクのp形ベース領域,p+形ベース中中央1d5
0での電圧降下■,が小さくなるため、従来のCAT素
子でのラッチングする電流レベルでは寄生サイリスク領
域がラッチングしなくなる。すなわち、従来のCA下素
子に比べてラッチングする電流レベルが上がることにな
る。このため、CAT素子のターンオフが容易になって
高速高周波スイッチング特性が向上する。また、このC
AT素子では、上述のようにラッチングする電流レベル
が上がるため、従来のCAT素子に比べてゲート制御範
囲が広くなり、またその分CAT素子の高電流密度化が
可能となり、チップサイズを小さくしてCΔT累子の小
形化、低コスト化を図ることができる。
p+ type drain/this 99m11fu0 each gate electrode 2
Since it is partially formed on the surface of the n+ type drain 7/collector region immediately below, and the 01 type buffer w1100 is formed on the bottom surface of this p1 type drain/collector region, the O+ type drain 7/collector region! [! 70(pn
Holes are partially injected from the 9+ emitter of the ρ transistor into the drain drift layer 6, and this injection is suppressed by the 1)"-shaped buffer layer 100. Therefore, the transport efficiency of the base region of the parasitic 1Jnp transistor decreases. Then, the DC current IJI width factor, ε is the conventional C
It is significantly lower than the AT element. In addition, the holes in the p+ type drain/collector 111 and the like are drain ('
The holes flow straight upwards with the ζ lift layer 6 being squeezed, and most of the holes reach the periphery of the p-type base region 5, and some of them reach the p+-type base central region 50 and form the 0+-type source/'emitter. Exit to territory 144. Therefore, the voltage drop at R8 in the base region due to the Hall current vs.
It is 10 times smaller than the AT element. In this way, this CA
In the T element, the DC current amplification factor hrE of the L-run risk decreases, and the parasitic npn L-run risk's p-type base region, center 1d5 of the p+-type base
Since the voltage drop (2) at zero becomes small, the parasitic si-risk region will not latch at the current level that would cause latching in a conventional CAT element. That is, the latching current level is increased compared to the conventional CA lower element. Therefore, the turn-off of the CAT element becomes easy, and high-speed high-frequency switching characteristics are improved. Also, this C
In AT elements, the latching current level increases as mentioned above, so the gate control range is wider than in conventional CAT elements, and this also makes it possible to increase the current density of CAT elements, making it possible to reduce the chip size. It is possible to reduce the size and cost of the CΔT resistor.

また、トレインドリフト層6の伝導度変調については、
ゲート電極2直下の部分で発生させるのが効果的であり
、p+形ベース中央領域50直下での伝導度変調は不必
要である。このため、p+形ドレイン/コレクタa域7
0をゲート電極2直下にのみ部分的に形成して、p“形
ドレイン/コレクタ領[70からドレインドリフトl1
16へのホールの注入を効率的に行なうようにしており
、これによって、従来のCAT素子と同等の伝導度変調
効果を得ることができ、オン電圧を低くすることができ
る。また、従来のCAT素子においてはp”形ドレイン
/コレクタ層7がドレインドリフト層6の全域にわたっ
て形成されているため、ターンオフ時において、ターン
オン時にドレインドリフ1一層6に蓄積されたホールが
p+形ドレイン/コレクタM7でブロックされて扱けに
くかったが、このCAT素子においてはホールがρ十形
ドレイン/コレクタ領域70底部の狭い範囲でしかブロ
ックされず、そのまわりのn+形トド112フ1っても
CAT素子のターンオフ動作が容易となって高速高周波
スイッチング特性が向上する。
Regarding the conductivity modulation of the train drift layer 6,
It is effective to generate the conductivity directly under the gate electrode 2, and conductivity modulation directly under the p+ type base central region 50 is unnecessary. Therefore, p+ type drain/collector a region 7
0 is partially formed just under the gate electrode 2 to form a p" type drain/collector region [70 to drain drift l1
Holes are efficiently injected into 16, thereby achieving a conductivity modulation effect equivalent to that of a conventional CAT element and lowering the on-state voltage. Furthermore, in the conventional CAT device, since the p'' type drain/collector layer 7 is formed over the entire area of the drain drift layer 6, holes accumulated in the drain drift layer 1 and layer 6 at the time of turn-off and turn-on are transferred to the p+ type drain layer 6. /Collector M7 blocked the hole and it was difficult to handle, but in this CAT element, holes are blocked only in a narrow area at the bottom of the ρ-shaped drain/collector region 70, and even if the n+-type Todo 112 around it is The turn-off operation of the CAT element becomes easy, and the high-speed high-frequency switching characteristics are improved.

なお、上記実施例では、CAT素子がn形のものについ
て示したが、この発明は第1図の各層、各領域の導電形
を反対にしたp形のCAT素子についても適用できるこ
とは言うまでもない。
In the above embodiment, the CAT element is of n-type, but it goes without saying that the present invention can also be applied to a p-type CAT element in which the conductivity types of each layer and each region of FIG. 1 are reversed.

[発明の効果〕 以上のようにこの発明によれば、高不純物濃度の第1導
電形ドレイン半導体基板と、この基板の一方表面に形成
される低不純物濃度の第1導電形トレイン半導体層と、
第1導電型ドレイン半導体層表面に形成される高不純v
JJ濃度の第1導電形ソース半導体領域と、第1導電形
ドレイン半導体層表面の所定位置に形成されるゲート領
域とを備えるMOS型電界効果トランジスタにおいて、
上記基板の他方表面にゲート領域に対応して高不純物濃
度の第2導電形半導体領域を部分的に形成し、この第2
導電形半導体領域の底部を第1導電形ドレイン半導体層
と間隔を隔てるようにしたので、M OS F E T
に寄生するサイリスタ領域のラッチングする電流レベル
を上げてゲート制御a範囲を拡げることができる半導体
装置を得ることができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a first conductivity type drain semiconductor substrate with a high impurity concentration, a first conductivity type train semiconductor layer with a low impurity concentration formed on one surface of this substrate,
High impurity v formed on the surface of the first conductivity type drain semiconductor layer
A MOS field effect transistor comprising a first conductivity type source semiconductor region having a JJ concentration and a gate region formed at a predetermined position on the surface of the first conductivity type drain semiconductor layer,
A second conductivity type semiconductor region with a high impurity concentration is partially formed on the other surface of the substrate corresponding to the gate region, and
Since the bottom of the conductive type semiconductor region is separated from the first conductive type drain semiconductor layer, the MOS FET
Accordingly, it is possible to obtain a semiconductor device in which the range of gate control a can be expanded by increasing the level of the latching current in the thyristor region parasitic to the thyristor region.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、この発明の実施例であるモノリシックに構成
されたCAT素子の構造を示す断面図である。第2図は
、第1図のCAT素子の等価回路を示す図である。第3
図は、従来のモノリシックに構成されたCA「素子の構
造を示す断面図である。第4図は、従来のC△F素子の
等価回路を示づ図である。第5図は、従来のモノリシッ
クに13成された他のCAT素子の構造を示す断面図で
ある。 図において、1はソース/エミッタ電極、2はゲート電
極、3は義化股、4はn+形ソース/エミッタ領域、5
はp形ベース領域、50はp+形ベース中央領域、6は
ドレインドリフト層、70はp+形ドレイン/′コレク
タ領域、8はドレイン/′コレクタ電極、10はn+形
トドレイン/コレクタ層100はn+形バッファ層であ
る。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a monolithically constructed CAT element according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an equivalent circuit of the CAT element shown in FIG. 1. Third
The figure is a cross-sectional view showing the structure of a conventional monolithically constructed CA element. FIG. 4 is a diagram showing an equivalent circuit of a conventional CΔF element. 13 is a cross-sectional view showing the structure of another CAT element formed monolithically. In the figure, 1 is a source/emitter electrode, 2 is a gate electrode, 3 is a gate electrode, 4 is an n+ type source/emitter region, and 5 is a CAT element.
is a p-type base region, 50 is a p+-type base central region, 6 is a drain drift layer, 70 is a p+-type drain/'collector region, 8 is a drain/'collector electrode, 10 is an n+-type drain/collector layer 100 is an n+-type It is a buffer layer. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ドレイン層となる高不純物濃度の第1導電形半導体基板
と、 前記基板の一方表面に形成され、ドレイン層となる低不
純物濃度の第1導電形半導体層と、前記第1導電形半導
体層表面に形成され、ソース領域となる高不純物濃度の
第1導電形半導体領域と、 前記第1導電形半導体層表面の所定位置に形成されるゲ
ート領域とを備えるMOS型電解効果トランジスタにお
いて、 前記基板の他方表面に前記ゲート領域に対応して高不純
物濃度の第2導電形半導体領域を部分的に形成し、該第
2導電形半導体領域の底部を前記第1導電形半導体層と
間隔を隔てるようにすることを特徴とする半導体装置。
[Scope of Claims] A first conductivity type semiconductor substrate having a high impurity concentration and serving as a drain layer; a first conductivity type semiconductor layer having a low impurity concentration formed on one surface of the substrate and serving as a drain layer; A MOS type field effect transistor comprising: a first conductivity type semiconductor region with a high impurity concentration formed on a surface of a conductivity type semiconductor layer and serving as a source region; and a gate region formed at a predetermined position on the surface of the first conductivity type semiconductor layer. A second conductivity type semiconductor region with a high impurity concentration is partially formed on the other surface of the substrate corresponding to the gate region, and a bottom of the second conductivity type semiconductor region is connected to the first conductivity type semiconductor layer. A semiconductor device characterized in that the semiconductor device is spaced apart from each other.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62109365A (en) * 1985-11-07 1987-05-20 Fuji Electric Co Ltd Semiconductor device
JPH0230187A (en) * 1988-07-20 1990-01-31 Fuji Electric Co Ltd Semiconductor integrated circuit

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57120369A (en) * 1980-12-02 1982-07-27 Gen Electric Gate enhanced rectifier
JPS61185971A (en) * 1985-02-14 1986-08-19 Toshiba Corp Conductivity modulation type semiconductor device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57120369A (en) * 1980-12-02 1982-07-27 Gen Electric Gate enhanced rectifier
JPS61185971A (en) * 1985-02-14 1986-08-19 Toshiba Corp Conductivity modulation type semiconductor device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62109365A (en) * 1985-11-07 1987-05-20 Fuji Electric Co Ltd Semiconductor device
JPH0230187A (en) * 1988-07-20 1990-01-31 Fuji Electric Co Ltd Semiconductor integrated circuit

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